高溫塑料，是可以在高于150℃的溫度長期使用的塑料;它們具有許多在高工作溫度下才能體現(xiàn)的優(yōu)異性能，包括良好的機(jī)械性能和卓越的耐化學(xué)性，還包括抗輻射、阻燃和良好的電氣性能;通過改性，可以提高材料的尺寸穩(wěn)定性和剛性，同時改善摩擦性能和調(diào)整導(dǎo)電性;在軍事、航空、航天、汽車及石油和天然氣等行業(yè)，替換傳統(tǒng)金屬和陶瓷的過程中，高溫塑料不斷有新的、挑戰(zhàn)性的應(yīng)用，成為發(fā)展最快的塑料產(chǎn)品之一。

　　高溫塑料主要包括芳香族聚酰胺(PPA, PARA)、聚苯硫醚(PPS)、聚芳醚酮(PEAK)、聚酰亞胺(PI)、聚砜(PSU, PESU, PPSU)、聚芳酯(PAR)、液晶高分子(LCP)和氟塑料等，它們的長期使用溫度在150到300 ℃之間，主要特點分別包括高耐熱、高強(qiáng)度、高透明性、高流動性和高耐摩擦性等，而且可以通過改性進(jìn)一步提高性能。這些高溫塑料具備各自的優(yōu)勢和劣勢，在航空航天、汽車電子、晶圓/半導(dǎo)體、集成電路等行業(yè)，以塑代鋼、以塑代玻璃(或陶瓷)和各種挑戰(zhàn)性應(yīng)用中，需要不同的材料選擇和產(chǎn)品設(shè)計，以滿足各種要求。

　　下面介紹高溫塑料產(chǎn)品性能及應(yīng)用

　　工程塑料到高溫塑料的橋梁——PPA, PARA

　　芳香族聚酰胺包括半芳香聚酰胺(Polyphthalamide, PPA)和全芳香聚酰胺(Polyarylamide, PARA)，通過在脂肪族PA分子主鏈中引入含有苯環(huán)的半芳香或全芳香酰胺鏈段，提升常規(guī)PA的機(jī)械性能、耐熱性和尺寸穩(wěn)定性等。

　　PPA的主要供應(yīng)商有BASF, DuPont, DSM, EMS, SABIC和Solvay，常見的有PA4T, PA6T, PA9T, PA10T及其他PPA。表1，以DuPont的Zytel?為例，展示和對照PA6, PA66及PPA的性能，其中PPA為PA6T/XT(己二胺+甲基戊二胺+對苯二甲酸)。

　　PARA的主要供應(yīng)商有美國杜邦DuPont, Solvay, Teijin等，其中最著名的是DuPont的Nomex(聚間苯二甲酰間苯二甲胺)和Kevlar(全對位聚芳酰胺)。Nomex主要產(chǎn)品形態(tài)是紙(絕緣紙)、片材和纖維;無熔點，370 ℃以上開始分解;介電強(qiáng)度高，可承受短期40 kV/mm的電壓;力學(xué)韌性好(1.5 mm厚的絕緣紙，拉伸強(qiáng)度1800 N/cm，斷裂伸長率8.0%);在220 ℃可長期使用十年以上;耐化學(xué)腐蝕、耐輻照和耐燃;主要用于電氣絕緣(如變壓器)和阻燃等。Kevlar主要產(chǎn)品形態(tài)是纖維和片材;無熔點，427 ℃以上開始分解;高強(qiáng)度、高模量和韌性(纖維的拉伸強(qiáng)度3.6 GPa，拉伸模量130 GPa，斷裂伸長率3%);長期使用溫度180 ℃;主要作為超強(qiáng)纖維和增強(qiáng)材料，用于軍事、航空和航天等結(jié)構(gòu)部件。

　　以塑代鋼的典范——PPS, PAEK

　　聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide, PPS)是分子主鏈中帶有苯硫鍵的熱塑性、半結(jié)晶樹脂。PPS的主要供應(yīng)商有索爾維Solvay, Toray, Tosoh等。PPS可在180至220 oC溫度范圍內(nèi)長期使用，吸水率極低，尺寸穩(wěn)定性好，通過改性后，作為結(jié)構(gòu)材料，廣泛用于電子、電氣、汽車等行業(yè)。表2，以Celanese的Fortron?為例，展示PPS的性能。

　　聚芳醚酮(Polyaryletherketon, PAEK)是半結(jié)晶、熱塑性塑料，主要包括聚醚酮(Polyetherketone, PEK)、聚醚醚酮(Polyetheretherketone, PEEK)、聚醚酮酮(Polyetherketoneketone, PEKK)等。PAEK各品種間的區(qū)別是化學(xué)組成、醚酮的順序和比例，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度從143到175 ℃，熔點從338到375 ℃。PAEK分子結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)，具有良好的機(jī)械性能、電絕緣性和耐化學(xué)腐蝕性;醚鍵又使其具有柔性，可以用熱塑性塑料的加工方式進(jìn)行成型加工。PAEK的主要供應(yīng)商有AKRO-PLASTIC, Celanese, Evonik, Solvay和Victrex等。表3，以Victrex的PEEK為例，展示PEEK的性能。值得一提的是，PEEK在3D打印線材和粉體方面發(fā)展很快，Lehvoss, Indmatec, Solid Concepts等供應(yīng)商可提供相關(guān)的材料。

　　以塑代玻璃的典范——PSU, PESU, PPSU

　　聚砜(Polysulfone, PSU或PSF)是一類主鏈中含有-SO2-的熱塑性樹脂，無定形。聚砜主要有三種，普通的雙酚A型PSU，聚醚砜(Polyethersulfone, PESU)和聚芳砜(Polyphenylsulfone, PPSU)，三者的結(jié)構(gòu)式見下圖。聚砜的長期使用溫度可達(dá)180 ℃，短期耐熱可到220 ℃，具有良好的尺寸穩(wěn)定性，電絕緣性，耐化學(xué)和耐水解性，主要應(yīng)用在汽車、電子和電氣、家居(食品接觸)等領(lǐng)域，尤其是一些透明部件，是金屬、玻璃和陶瓷的良好替代方案。

　　目前，聚砜的供應(yīng)商主要有德國巴斯夫(BASF), 沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料(SABIC)等。表6以BASF的Ultrason?為例，展示PSU, PESU和PPSU的性能。三者均可進(jìn)一步用玻纖和碳纖增強(qiáng)，采用注塑、擠出的工藝加工成型。

　　聚芳酯(Polyarylate, PAR)屬于多芳基化合物，是主鏈有苯環(huán)和酯鍵的熱塑性樹脂，無定形。PAR具有良好的透光率(接近90%)、耐熱性、彈性回復(fù)、耐候性和阻燃性能，主要用于精密器件、汽車、醫(yī)療、食品及日用品。PAR的典型代表是Unitika的U-polymer?，是雙酚A和對苯二甲酸、間苯二甲酸的共聚物。表7展示了部分U-polymer的性能，值得一提的是PAR的韌性明顯要優(yōu)于聚砜類塑料。

　　特殊功能氟塑料PVDF, PTFE, PCTFE等

　　氟塑料是部分或全部氫原子被氟原子取代的聚烷烴。常見的六大氟塑料包括聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene, PTFE)，四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(可溶性聚四氟乙烯, Polyfluoroalkoxy, PFA)，聚全氟乙丙烯(Fluorinated Ethylene Propylene, FEP)，乙烯-四氟乙烯共聚物(聚氟乙烯，Ethylene-Tetra-Fluoro-Ethylene, ETFE),聚偏氟乙烯(Poly vinylidene fluoride, PVDF)和聚氯代三氟乙烯(Polychlorotrifluroethylene, PCTEF)。

　　整體上，氟塑料具有優(yōu)異的耐腐蝕性、耐高低溫、低摩擦系數(shù)、良好的自潤滑性和介電性能，廣泛應(yīng)用于化工、電子、電氣、航空、航天、機(jī)械、建筑、醫(yī)藥、汽車等工業(yè)領(lǐng)域。六大氟塑料的主要性能見表9，其中PTFE熔體粘度過大，不適用于注塑工藝;PFA, FEP, ETFE, PVDF和PCTEF的加工性能較優(yōu)，可采用注塑、擠出等工藝成型。目前，氟塑料的主要供應(yīng)商有3M, Chemours (原DuPont氟塑料), Dakin, Solvay, Arkema等，產(chǎn)品形態(tài)包括擠出型材、粒料、薄膜、粉體等。值得一提的是，有些氟塑料，如PVDF等，具備傳統(tǒng)高溫塑料所不具備的阻隔、壓電等特殊性能，在一些鋰電池、半導(dǎo)體等行業(yè)的挑戰(zhàn)性新應(yīng)用中發(fā)展快速。

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